TWI382066B - 具有改良印刷品質及可靠度之顏料式噴墨墨水 - Google Patents

Description

具有改良印刷品質及可靠度之顏料式噴墨墨水 發明領域

概略言之本發明之系統及方法係有關噴墨墨水組成物。特別本系統及方法係有關即使於長期儲存時間後，具有改良列印品質及可靠度之基於顏料式噴墨墨水。

發明背景

噴墨列印變成記錄影像於各種媒體表面特別為紙張表面的普及記錄方式，理由有多項，包括噴墨列印之印表機噪音低，可高速記錄，以及可多彩記錄。此外，此等噴墨列印之優點對消費者而言可以相當低成本取得。雖然噴墨列印上已經大為改良，但仍然需要改良有關消費者對高速、高解析度、全彩影像形成、高度穩定度等方面之需求。

隨著新穎噴墨墨水及列印引擎的開發，當評估墨水與列印表面或基材之關係時，考慮數項傳統特徵。此等特徵包括影像於表面上之邊緣銳度及光密度、光澤、黑色至彩色之瀋出控制、墨水於基材上的乾燥時間、與基材之黏著性、墨水液滴定位無偏差、全部點皆出現、墨水於乾燥後可耐水及其他溶劑、長期儲存安定性及長期可靠度不會有噴墨筆材料的劣化或噴嘴的堵塞。長期可靠度不會出現材料劣化或噴嘴堵塞，隨著噴出更小容積液滴的列印引擎的發展，此等性質變成愈來愈重要。隨然前文列舉之特性係說明對改良噴墨列印之最佳化因素說明，但滿足前述全部特性仍有多項挑戰。經常含括墨水成分表示可滿足前述特徵之一，但無法滿足另一項特徵。如此傳統用於噴墨印表機之商用墨水必須折衷，試圖於符合前文列舉之全部特性獲得至少適當回應。

噴墨列印系統希望達成之一項特性係有關噴墨墨水之頻率響應，該頻率響應經常係與墨水之輸出量成正比。墨水液滴尺寸小造成造成需要較高頻率印刷。有關此一方面，於噴墨印刷業，獲得較高印刷速度，同時仍然保有可接受的印刷品質恆常構成一項挑戰。

至於各其他方面，黑墨水印刷品質的改良，特別有關光密度以及瀋出控制方面的改良，於噴墨技藝發展已考慮在內。此外，也考慮於印刷可靠系統達成可接受的光密度及瀋出控制。舉例言之就一方面而言，於家庭列印市場之許多噴墨列印消費者不常使用印表機或使用間停用時間長。如此某些消費者於長期停機時間之後獲得可靠的印刷，諸如由於渡假或學生放暑假後希望獲得可靠的列印。如此此種市場的墨水希望其配方可於墨水瓶中、於墨水匣中且於裝載於印表機後具有長期儲存安定性。

如此持續研究發展可以高頻率準確印刷的墨水配方且具有良好印刷品質及儲存安定性。

發明概要

於本系統及方法之一方面，一種印刷影像於一基材上之系統包括一種可噴出墨水，以及裝載有該可噴出墨水之噴墨頭，其中該可噴出墨水包括可噴出媒劑，該媒劑包括水；分散於該可噴出媒劑之多數非酸官能化顏料固體，及分散於該可噴出媒劑之苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物。

另一具體例中，一種可噴出媒劑，分散於該可噴出媒劑之多數非酸官能化顏料固體，及分散於該可噴出媒劑之苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物。

另一具體例中，一種噴墨墨水組成物包括可噴出媒劑，分散於該可噴出媒劑之多數顏料固體，及分散於該可噴出媒劑之苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物。

圖式簡單說明

下圖舉例說明本發明之各具體例及構成本說明書之一部分。該具體實施例僅屬於本發明之一個實施例而非限制本發明之範圍。

第1圖為簡約方塊圖，顯示根據一具體實施例之一種墨水材料配送系統。

圖中，相同的參考號碼表示類似但非必然完全相同之元件。

詳細說明

於揭示且說明本系統及方法之特定具體例前，須瞭解本系統及方法非僅限於此處揭示之特殊方法及材料而可改變至某種程度。也須瞭解此處使用之術語僅供說明特定具體例之用，而非意圖為限制性，本系統及方法之範圍僅受隨附之申請專利範圍及其相當範圍所界定。

本說明書中及隨附之申請專利範圍中，將使用下列術語：單數形「一」及「該」除非內文有另行明白指示，否則包括複數形。如此例如述及「一種顏料」包括述及一或多種此等物料。

「約」一詞當述及數值或範圍時，意圖涵蓋近似值，亦即非確切之化學計算量，反而係化學計算量之範圍，諸如共聚物於本系統之比例。

如此處使用，「液體媒劑」定義為包括可用來將著色劑包括顏料攜帶至基材之液體組成物。液體媒劑為業界眾所周知，根據本發明之具體例可使用寬廣多種液體媒劑成分。此種液體媒劑包括多種不同化學劑之混合物，該等化學劑包括但非限於界面活性劑、助溶劑、緩衝劑、殺生物劑、黏度改性劑、隔離劑、安定劑及水。雖然非液體本身，但液體媒劑也可攜帶其他固體，諸如聚合物、紫外光可硬化材料、增塑劑、鹽類等。

如此處使用，「顏料」一詞表示一種著色劑粒子，顏料典型實質上係不溶於其使用之液體媒劑。

「非酸官能化顏料」或其衍生詞表示顏料已經使用非酸性分散劑官能化，諸如經由化學附著非酸性分散劑至顏料表面。分散劑可被附著於此種顏料來讓顏料外殼帶有正電荷端基，或帶有正電荷及負電荷二者之端基，藉此形成排斥性，來減少顏料粒子於液體媒劑內部的聚集。可附著於此種顏料表面之非酸性材料實例包括但非限於具有陽離子性官能基或混合離子性官能基之芳香胺材料，及其異構物及其組合。於附著非酸官能基後，可存在之顏料包括但非限於負抗衡離子如氯陰離子、溴陰離子、碘陰離子、氟陰離子、硝酸根、硫酸根、乙酸根、檸檬酸根、苯甲酸根等；及正抗衡離子諸如銨、鈉、鉀及鋰等。

「頻率響應」表示噴墨墨水及噴墨架構組合使用就噴墨墨水發射速度例如每單位時間發射之點數之效能。概略言之，高於預期用於特定噴墨墨水及噴墨架構之噴嘴發射頻率，諸如經由產生誤導的墨水液滴及其他非期望的特性可能導致印刷效能低劣。以目前標準，高於約12千赫茲之發射頻率被視為快速印刷頻率。

濃度、數量、及其它數值資料於此處係以範圍格式呈現。須考慮此種範圍格式單純係為方便及簡明而使用，必須彈性解譯為不僅包括明白引述為該範圍之極限之數值，同時也包括涵蓋於該範圍以內之全部個別數值或小範圍，彷彿各別數值及小範圍係被明白引述般。舉例言之，約1 wt%至約20 wt%之重量範圍須解譯為不僅包括明白引述之濃度極限1 wt%至約20 wt%，同時也包括諸如2 wt%、3 wt%、4 wt%之個別濃度，以及諸如5 wt%至15 wt%、10 wt%至20 wt%等小範圍。

如此處使用，「瀋出」表示墨水進入相鄰之印刷墨水而與該相鄰之印刷墨水混合之傾向。「暈開」表示墨水非期望地展開至媒體基材之未印刷區之傾向。瀋出及暈開典型係發生於被印刷的墨水於基材上全乾之前。瀋出程度係依據多項因素決定，該等因素諸如為墨水之乾燥速度、著色劑之附聚、及墨水之一般化學等其它變數。

「邊緣銳度」表示沿影像邊緣之被印刷影像之俐落程度。

於後文說明中為了解釋，列舉多項特定細節以供徹底瞭解本系統及方法用來製造及使用基於顏料式噴墨墨水，該噴墨墨水即使經長時間儲存後，仍然具有改良之印刷品質及可靠度。但熟諳技藝人士顯然易知可無此等特定細節來實施本方法。說明書中述及「一個具體例」或「一具體例」表示就該具體例所說明之特色、結構或特徵係含括於至少一個具體例。於說明書中多個位置出現「於一具體例中」一詞並非必然全部皆指同一個具體例。

實例結構

第1圖顯示根據一具體實施例，可用來施用基於顏料式噴墨墨水(160)於墨水接收媒體(170)之一實例系統(100)。如第1圖所示，本系統包括一運算裝置(110)，其係以控制方式透過伺服機構(120)而耦接至有噴墨配送器(150)設置於其上之活動載具(140)。材料貯器(130)也耦接至活動載具(140)，隨後耦接至噴墨頭(150)。多數輥輪(180)係相鄰於該噴墨配送器(150)，輥輪(180)係組配來選擇性定位墨水接收媒體(170)。雖然本實例系統(100)係以施用基於顏料式噴墨墨水(160)至墨水接收媒體(170)之內文作說明，但本系統及方法也可用來使用本基於顏料式噴墨墨水標記多種物項。現在前文說明之本實例系統(100)之各組成元件進一步說明其細節如後。

以控制方式耦接至伺服機構(120)之運算裝置(110)，如第1圖所示，可控制基於顏料式噴墨墨水(160)之選擇性沉積於墨水接收媒體(170)上。使用運算裝置(110)之程式可形成預定影像或文字的呈現。然後該呈現被轉換成伺服指令，然後被罩於處理器可讀取之媒體(圖中未顯示)。當指令由運算裝置(110)存取時，罩於該處理器可讀取媒體之指令可用來控制伺服機構(120)以及活動載具(140)及噴墨配送器(150)。第1圖所示運算裝置(110)可為但非限於工作站、個人電腦、膝上型電腦、個人數位助理器(PDA)、或任何其它含有處理器之裝置。

第1圖所示本列印系統(100)之活動載具(140)為活動材料配送器，其可包括任何數目之噴墨材料配送器(150)，且係組配來配送本基於顏料式噴墨墨水(160)。活動載具(140)可由運算裝置(110)控制，活動載具(140)例如可藉組成伺服機構(120)之軸系、帶系、鏈系等以控制方式移動。當活動載具(140)操作時，運算裝置(110)可通知使用者操作情況，且對使用者提供使用者介面。

當影像或文字係印刷於墨水接收媒體(170)之上時，運算裝置(110)可以控制方式定位活動載具(140)，且導引噴墨配送器(150)之一或多種來選擇性配送基於顏料式噴墨墨水於墨水接收媒體(170)上之預定位置來作為數位定址的墨滴，藉此形成預定影像或預定文字。本列印系統(100)所使用之噴墨材料配送器(150)可為組配來執行本方法之任何型別之噴墨配送器，該噴墨配送器包括但非限於熱作動噴墨配送器、機械作動噴墨配送器、靜電作動噴墨配送器、磁力作動配送器、壓電作動配送器、連續噴墨配送器等。

流體耦聯至噴墨配送器(150)之材料貯器(130)，於列印之前罩住本基於顏料式噴墨墨水(160)。材料貯器(130)可為任何組配來於列印前以氣密方式密封基於顏料式噴墨墨水(160)之容器，材料貯器(130)可由多種材料組成，該等材料包括但非限於金屬、塑膠、複合物或陶瓷。如第1圖所示，材料貯器(130)可與噴墨配送器(150)分開但又流體耦聯。另外，材料貯器(130)可直接耦聯於噴墨配送器(150)且形成噴墨配送器(150)之一部分。

第1圖也顯示可輔助基於顏料式噴墨墨水(160)接收於墨水接收媒體(170)上之本系統之組成元件。如第1圖所示，多數定位輥輪(180)可於列印操作期間轉運及/或定位墨水接收媒體(170)。另外，如技藝界已知，於列印操作期間，多種帶、輥輪、基材或其它轉運裝置皆可用來轉運及/或定位墨水接收媒體(170)。

儲存於材料貯器(130)且藉噴墨配送器(150)配送之基於顏料式噴墨墨水之頻率響應可與列印系統(100)之輸出料量能力成正比。於噴墨列印系統，希望提供具有高頻率響應極限同時維持功能頻率頻寬於較低範圍之墨水及架構系統。本系統及方法使用若干組成元件之組合，來提高一指定噴墨架構及噴墨墨水組合之頻率響應範圍，以及提供經長時間休眠後仍然維持穩定之噴墨墨水。此外，本系統及方法可提供具有高列印品質諸如高光密度、低瀋出、低誤導發射等之噴墨墨水。此外，使用此處揭示之組合也可擴大操作頻率之頻寬。舉例言之，經由提高可用來噴射特定噴墨墨水之頻率上限，可增加墨水之頻率響應之有效範圍。如此，於一具體例中，噴墨頭可組配來於12千赫茲至25千赫茲，或甚至由15千赫茲至25千赫茲或若干具體例中，由18千赫茲至25千赫茲之發射頻率噴出噴墨墨水。雖然提供高頻範圍，但該墨水也可於3千赫茲至12千赫茲噴出，此乃目前市售墨水較常見之頻率範圍。如此此等噴墨墨水之頻率響應範圍相當廣，例如由3千赫茲至25千赫茲。發射頻率可為任何功能液滴大小，但由約1微微升至20微微升之液滴大小為獲得列印速度與影像品質間之平衡所需。現在基於顏料式噴墨墨水(160)之形成及組成之細節說明如後。

實例組成

根據本系統及方法，印刷影像於基材上之系統包括噴墨墨水(160)及裝載有該噴墨墨水之噴墨頭或其它材料配送器(150)。噴墨墨水包括液體媒劑，0.1 wt%至6 wt%非酸官能化顏料固體，0.001 wt%至6 wt%苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物。於更進一步細節，液體媒劑可包括水，具有5 wt%至35 wt%之總有機溶劑含量，以及該苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物具有重量平均分子量由約400 Mw至15,000 Mw。

於另一具體實施例中，一種快速印刷一噴墨影像之方法包括於由12千赫茲至25千赫茲之發射頻率，噴墨墨水(160)至墨水接收媒體(170)上。噴墨墨水(160)包括液體媒劑，0.1 wt%至6 wt%非酸官能化顏料固體，0.001 wt%至6 wt%苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物。本具體例中，液體媒劑可包括水，具有5 wt%至35 wt%之總有機溶劑含量，以及該苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物具有重量平均分子量由約400 Mw至15,000 Mw。

又另一具體實施例中，一種噴墨墨水(160)組成物包含液體媒劑，0.1 wt%至6 wt%非酸官能化顏料固體，0.001 wt%至6 wt%苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物。於更進一步細節，液體媒劑可包括水，具有5 wt%至35 wt%之總有機溶劑含量，以及該苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物具有重量平均分子量由約400 Mw至15,000 Mw。

本系統及方法之噴墨墨水組成物典型係使用水性配方或液體媒劑製備，其可包括水、助溶劑、界面活性劑、緩衝劑、殺生物劑、隔離劑、黏度改性劑、保濕劑、黏結劑、及/或其它已知之添加劑。也可存在有固體，諸如顏料固體及其它聚合物固體。於本系統及方法之一實例方面，液體媒劑可占該噴墨墨水組成物由約70 wt%至約99 wt%。

如前文所述，根據本範例系統及方法之具體例，可存在於噴墨墨水(160)之各種成分包括非酸官能化顏料固體、苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物、有機助溶劑及水。選擇性地也可存在有其他成分，該等成分包括但非限於鹽類、界面活性劑、殺生物劑、緩衝劑、黏度改性劑、隔離劑、安定劑聚合物、紫外光可硬化材料、增塑劑等，容後詳述。

非酸官能化顏料

非酸官能化顏料可為任一種噴墨技藝使用之色彩。雖然任一種色彩皆可使用，但以舉例說明方式敘述黑碳顏料來陳述本系統及方法之若干原理。特別於本具體實施例中，碳顏料可使用非酸分散劑官能化。非酸分散劑典型係以前驅物形式製造，然後前驅物附著於顏料來化學改性顏料表面。一具體實施例中，分散劑可使用多種非酸性前驅物料而附著於炭黑，該等非酸性前驅物料諸如具有陽離子官能基或混合離子官能基之芳香胺材料及其異構物(舉例)。如熟諳技藝人士已知，其它非酸性前驅物也可用來附著於炭黑。

炭黑顏料幾乎可為任一種可提供可接受之光密度及印刷特性之市售碳顏料。適合用於本系統及方法之碳顏料包括但非限於碳黑、石墨、玻璃碳、木炭及其組合。於本系統及方法之一方面，碳顏料為碳黑顏料。此種碳黑顏料可藉多種已知方法製造，該等方法諸如通道法、接觸法、烘箱法、乙炔法或加溫法，於市面上可得自卡玻公司(Cabot Corporation)、哥倫比亞化學公司(Columbian Chemicals Company)、德古沙公司(Degussa AG)及杜邦公司(E.I.Dupont de Nemours and Company)等供應商。適當碳黑顏料包括但非限於卡玻顏料諸如莫那克(MONARCH)1400、莫那克1300、莫那克1100、莫那克1000、莫那克900、莫那克880、莫那克800、莫那克700；哥倫比亞顏料如雷文(RAVEN)7000、雷文5750、雷文5250、雷文5000、及雷文3500；德古沙顏料如彩色黑FW 200、雷文FW 2、雷文FW 2V、雷文FW 1、雷文FW 18、雷文FW 2、雷文S160、雷文FW S170、特殊黑6、特殊黑5、特殊黑4A、特殊黑4、普林特斯(PRINTEX)U、普林特斯140U、普林特斯V、及普林特斯140V及得自杜邦公司之堤漂耳(TIPURE)R－101。

典型地，本系統及方法之碳黑顏料尺寸可為約5奈米至約10微米；一方面可為10奈米至約500奈米，但若顏料可維持分散且提供適當彩色性質，則可使用於此範圍以外之尺寸。於本系統及方法之一細節方面，官能化碳顏料係占噴墨組成物由約0.1 wt%至約6 wt%。

雖然黑色顏料以若干細節說明如前，但其它顏料色彩也可用於本系統及方法。

苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物

除了可存在於本系統及方法之噴墨墨水之顏料固體外，也可存在有苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物。苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物概略根據式1說明如後： 此處x為1至4，y為0至1之分數，及n為2至27。此外，R可為任何官能基，包括但非限於烴類及/或芳香胺類、醯胺類、酸類、酯類、醚類等及其鹽類。至於x，式1所示結構式絕非意圖暗示存在有任何特殊位置順序，反而單純表示當x為1時，樹脂中之苯乙烯對順丁烯二醯亞胺類之莫耳比為約1：1；當x為2時，樹脂中之苯乙烯對順丁烯二醯亞胺類之莫耳比為約2：1；當x為3時，樹脂中之苯乙烯對順丁烯二醯亞胺類之莫耳比為約3：1；當x為4時，樹脂中之苯乙烯對順丁烯二醯亞胺類之莫耳比為約4：1。典型地，苯乙烯單元及順丁烯二醯亞胺單元之位置可略微隨機。

由式1顯然易知，苯乙烯－順丁烯二醯亞胺樹脂屬於低分子量苯乙烯與順丁烯二醯亞胺之共聚物家族。多種樹脂可有多種化學結構，可有多種性質，該等性質包括但非限於低酸當量值、胺官能基之範圍(或「胺指數」)，其又影響陽離子性衍生物之溶液性質、可接受之熱安定性、及高玻璃轉換溫度(Tg)。苯乙烯－順丁烯二醯亞胺樹脂之其它性質包括：於水性酸溶液於高固體濃度具有低黏度表現。

若R＝第一胺、第二胺、或第三胺，則苯乙烯－順丁烯二醯亞胺樹脂可以酸質子化來形成酸鹽。舉例言之，下式2顯示苯乙烯－二甲基胺基丙基胺－順丁烯二醯亞胺共聚物以硝酸轉換來形成三烷基硝酸銨鹽(三烷基羧酸銨鹽可使用乙酸等生成)。另一實例顯示於下式3，式3顯示苯乙烯－二甲基胺基丙基胺－順丁烯二醯亞胺共聚物衍生物，其為經由加成烷基鹵(諸如甲基氯或嶋基氯)來生成四烷基鹵化銨鹽之第四鹽。

根據一具體實施例，苯乙烯－二甲基胺基丙基胺－順丁烯二醯亞胺共聚物(此處R＝二甲基胺基丙基胺、第三胺)之硝酸鹽可用於本系統及方法，如下式2所示：

如式2可知，樹脂中之苯乙烯對二甲基胺基丙基胺順丁烯二醯亞胺之莫耳比為約1：1，及有n個重複單位(並無特殊順序)。多種其它陰離子可取代硝酸根離子來提供所需之額外噴墨性質。可取代之額外陰離子包括但非限於溴陰離子、碘陰離子、氟陰離子、硝酸根、乙酸根、苯甲酸根、檸檬酸根、硫酸根等根據另一具體實施例，苯乙烯－二甲基胺基丙基胺－順丁烯二醯亞胺共聚物之第四鹽可用於本系統及方法，顯示於下式3： 如式3可知，樹脂中之苯乙烯對二甲基胺基丙基胺順丁烯二醯亞胺之莫耳比為約1：1，其有n個重複單位(並無特殊順序)。此外，式3顯示呈醯亞胺之第四鹽衍生物形式之共聚物組成物。多種其它陰離子可取代氯陰離子來提供所需之額外噴墨性質。可取代之額外陰離子包括但非限於氯陰離子、溴陰離子、碘陰離子、氟陰離子等使用根據式1、2及3之組成物可提供根據本系統及方法之具體例所期望之噴墨性質。根據一具體實施例，苯乙烯－順丁烯二醯亞胺或其衍生物及/或其鹽可以0.001 wt%至6 wt%存在於噴墨墨水組成物，但此範圍並非限制性。此外，根據苯乙烯對順丁烯二醯亞胺之莫耳比，以及根據式1所述重複單位數目，有用之苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物之重量平均分子量可為400 Mw至15,000 Mw。

另一種有用之苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物之形式為苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物之苯乙烯－馬來胺基酸形式。此種形式概略可根據式4表示如後： 此處x為1至4，y為0至1之分數，及n為2至27。此外，R可為任何官能基，包括但非限於烴類及/或芳香胺類、醯胺類、酸類、酯類、醚類等及其鹽類。至於x，式4所示結構式絕非意圖暗示存在有任何特殊位置順序，反而單純表示當x為1時，樹脂中之苯乙烯對順丁烯二醯亞胺類之莫耳比為約1：1；當x為2時，樹脂中之苯乙烯對順丁烯二醯亞胺類之莫耳比為約2：1；當x為3時，樹脂中之苯乙烯對順丁烯二醯亞胺類之莫耳比為約3：1；當x為4時，樹脂中之苯乙烯對順丁烯二醯亞胺類之莫耳比為約4：1。典型地，苯乙烯單元及順丁烯二醯亞胺單元之位置可略微隨機。

於式4所示聚合物之各個n單位內部的亞單位可各異。舉例言之，當x為1時，各單位含有一個苯乙烯亞單位，及0至1個馬來胺基酸亞單位，故聚合物中全部n個單位之平均莫耳比為1：y，此處y包括0至1之分數。至於x及y，式4所示結構式絕非意圖暗示存在有任何特殊位置順序，反而單純表示當x為1時，樹脂中之苯乙烯對馬來胺基酸之莫耳比為約1：y；當x為2時，樹脂中之苯乙烯對馬來胺基酸之莫耳比為約2：y；當x為3時，樹脂中之苯乙烯對馬來胺基酸之莫耳比為約3：y；當x為4時，樹脂中之苯乙烯對馬來胺基酸之莫耳比為約4：y，此處y包括0至1之分數。典型地，苯乙烯單元及馬來胺基酸單元之位置可略微隨機。

由式4顯然易知，苯乙烯醯亞胺聚合物之馬來胺基酸版本包括低分子量苯乙烯與馬來胺基酸共聚物家族。多種樹脂具有多種化學結構式，以及具有多種性質，該等性質包括但非限於低酸當量至中等酸當值，聚合物界面活性劑性質，與寬廣範圍之配方成分之相容性絕佳，以及溶劑溶解度增高。

例如參考下式5，於其鹽形式，共聚物之苯乙烯－馬來胺基酸形式之鹽包括但非系於：銨鹽、鋰鹽、鈉鹽或鉀鹽等(舉例)。此種具體例中，馬來胺基酸單元各自包括陽離子抗衡離子(如式5舉例說明)，馬來胺基酸單元之R基也包括抗衡離子(例如式2所示，如上R＝二甲基胺基丙基胺順丁烯二醯亞胺之情況，各個R基團可存在有一個陰離子抗衡離子，如式2所示)。

雖然特別說明前述苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物之型別實例，但也可使用根據本系統及方法之具體例具有功能之額外型別之苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物。此外於此處及於隨附之申請專利範圍，當述及苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物時，須瞭解共聚物之醯亞胺形式、共聚物之酸形式、及其鹽形式及共聚物之第四鹽形式及其任一種衍生物也含括於此定義範圍。苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物係呈酸形式、呈醯亞胺形式、或呈第四鹽形式等，例如係依據是否存在有反應性有機物種(例如有機鹵化物)、酸、鹼及鹽以及含括共聚物之系統之pH而定。含括苯乙烯－順丁烯二醯亞胺於噴墨墨水組成物之目的係為了提供良好之黑至彩色瀋出控制，提供改良之光密度(OD)，輔助顏料於分散液之安定，藉此改良噴墨頭之可靠度。

液體媒劑成分

如前文說明，液體媒劑可用來攜帶顏料固體及苯乙烯－順丁烯二醯亞胺，以及其它存在於本範例系統及方法之噴墨墨水組成物之固體。特別液體媒劑包括水，及5 wt%至35 wt%總有機溶劑含量連同其它選擇性液體成分。

至於總有機助溶劑含量，本系統及方法使用之助溶劑包括但非限於脂肪族醇類、芳香族醇類、二醇類、二醇醚類、聚(二醇)醚類、內醯胺類、甲醯胺類、乙醯胺類、長鏈醇類、乙二醇、丙二醇、二乙二醇類、三乙二醇類、甘油、二丙二醇類、二醇丁基醚類、聚乙二醇類、聚丙二醇類、醯胺類、醚類、羧酸類、酯類、有機硫化物類、有機亞碸類、碸類、醇衍生物、咔醇、丁基咔醇、溶纖素、醚衍生物、胺基醇類及/或酮類。舉例言之，助溶劑可包括但非限於含30個碳或以下之第一級脂肪族醇類、含30個碳或以下之第一級芳香族醇類、含30個碳或以下之第二級脂肪族醇類、含30個碳或以下之第二級芳香族醇類、含30個碳或以下之1,2－二醇類、含30個碳或以下之1,3－二醇類、含30個碳或以下之1,5－二醇類、乙二醇烷基醚類、丙二醇烷基醚類、聚(乙二醇)烷基醚類、聚(乙二醇)烷基醚之高碳同系物、聚(丙二醇)烷基醚類、聚(丙二醇)烷基醚之高碳同系物、內醯胺類、經取代之甲醯胺類、未經取代之甲醯胺類、經取代之乙醯胺類、及未經取代之乙醯胺類。

可用於實施本系統及方法之助溶劑之特例包括但非限於1,5－戊二醇、2－吡咯啶酮、丙二醇正丁醚、乙氧化(26)甘油、乙氧化(27)甘油、2－甲基－2,4－戊二醇、2－甲基－1,3－戊二醇、2－乙基－2－羥基甲基－1,3－丙二醇、二乙二醇、3－甲氧基丁醇及1,3－二甲基－2－咪唑啶酮。可添加助溶劑來減慢墨水中之水蒸散速率，來減少堵塞或其它墨水性質，諸如黏度、pH、表面張力、光密度及印刷品質。

也可含括其它添加劑，諸如銨鹽及其它鹽類，於一具體例例如含量為0.1 wt%至4 wt%。此等鹽類例如包括乙酸銨、硫酸銨、苯甲酸銨、乙酸鉀、乙酸鈉、二甲苯磺酸鈉、酒石酸鉀、酒石酸鈉、酒石酸鋰。於使用時，存在有銨鹽可改良邊緣銳度，以及減少印刷影像的瀋出。於業界現況之印刷媒體，以銨鹽為達成可接受之耐水性為較佳。

多種緩衝劑也可選擇性用於本發明之噴墨墨水組成物。典型緩衝劑包括鹼金屬氫氧化物及胺等pH控制溶液，諸如氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀；檸檬酸、硝酸、鹽酸、乙酸、硫酸；胺類諸如三乙醇胺、二乙醇胺、及二甲基乙醇胺；及其它鹼性成分或酸性成分。當使用緩衝劑時，緩衝劑典型占噴墨墨水組成物小於約10 wt%。

於本系統及方法之另一實例方面，多種殺生物劑可用於抑制非期望的微生物生長。若干適當殺生物劑實例包括但非限於苯甲酸鹽類、山梨酸鹽類、商品諸如努賽特(NUOSEPT^{T M} )(奴德士公司(Nudex,Inc.)，哈爾斯美國公司(Huls America)分公司)、吾克賽(UCARCIDE^{T M} )(永備聯合電石公司(Union Carbide))、凡恩賽(VANCIDE)(瑞凡恩德比公司(RT Vanderbilt Co.))、及波賽爾(PROXEL)(ICI美國公司)及其它已知之殺生物劑。典型地，此等殺生物劑係占噴墨墨水組成物之低於約5 wt%，且經常由約0.05 wt%至約2 wt%。

於本系統及方法之一額外實例方面可含括黏結劑，黏結劑用來將著色劑牢固固定於基材上。除了前文說明之苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物外，可添加此等黏結劑。適合用於本系統及方法之黏結劑典型具有分子量由約100至約50,000克/莫耳。非限制性實例包括：聚酯、聚酯－蜜胺、聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙二醇類及其醚類、聚碸類、聚醯胺、聚乙烯基醚類、聚環氧乙烷、苯乙烯－丙烯醯亞胺共聚物類及其鹽類、二甲基胺基二乙基丙烯酸酯類、二烷基胺基乙基丙烯酸酯類及二烷基胺基乙基甲基丙烯酸酯類與苯乙烯或與乙烯基醚類之共聚物、苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物及其鹽類、苯乙烯－馬來胺基酸－丙烯酸烷酯共聚物及其鹽類、乙烯基萘－與丙烯醯亞胺或丙烯醯胺之共聚物及其鹽類、乙烯基萘－順丁烯二醯亞胺共聚物及其鹽類、乙烯基萘－馬來胺基酸共聚物及其鹽類。若黏結劑係呈微粒分散形式，則黏結劑不視為液體媒劑之一部分反而可視為由液體媒劑所攜帶。

於本系統及方法之一實例方面，噴墨墨水組成物實質上不含界面活性劑。但可使用界面活性劑成分，包括標準水溶性界面活性劑諸如烷基聚環氧乙烷類、烷基苯基聚環氧乙烷類、聚環氧乙烷(PEO)嵌段共聚物、炔屬PEO、PEO酯類、PEO胺類、PEO醯胺類及二美西康(dimethicone)共聚物。若使用界面活性劑，則界面活性劑之含量可占噴墨墨水組成物之0.001 wt%至10 wt%；一具體實施例中占0.001 wt%至0.1 wt%。

實施例

下列實施例顯示目前已知為最佳之本系統及方法之具體例。但須瞭解後文僅供舉例說明本系統及方法之原理之應用。熟諳技藝人士可未悖離本系統及方法之精髓及範圍而做出多項修改及替代組成物、方法及系統。隨附之申請專利範圍意圖涵蓋此等修改及配置。如此雖然前文已經特別說明本系統及方法，但下列實施例可就目前視為本系統及方法之最實用及最佳之具體例提供進一步細節。

實施例1

根據本系統及方法之黑色基於顏料式噴墨墨水可使用於表1範圍內之各種成分製備。各成分經組合來形成具有pH約為4之黑墨水。

因表1列舉範圍內之組成差異所需，可使用氫氧化銨、硝酸或多種其它酸類或鹼類來將pH調整至約4.0。根據表1所示實例配方，總有機溶劑含量係由10 wt%至25 wt%。另外，一或多種具有總固體wt%為2 wt%至6 wt%之非酸官能化顏料可存在於本具體實施例。例如兩種不同非酸官能化顏料可以1：3至3：1之重量比攙混。

表1列舉之配方變化係於相同噴墨筆/印表機/媒體系統對頻率響應及誤導發射作試驗。使用之墨水筆為HP C6656A，使用之紙為惠普公司(Hewlett－Packard)普通紙及使用之印表機為惠普公司厚托司馬(HP Photosmart)7000系列。於準備各種試驗墨水後，執行單頁印刷偵錯來分辨列印的屬性。使用之偵錯係選用來強調跨一定發射頻率範圍之噴嘴效能(輸出料量)，以及選用來決定列印品質。特別各種準備之墨水皆係於3.0千赫茲至19.8千赫茲之範圍發射。頻率響應偵測係設計來印刷一系列直線上的發射點。經由觀察相鄰重疊點列可證實偏離預定之直線。暗線與亮線重疊結果俗稱為帶狀化或條紋化。根據表1製備之墨水典型獲得可接受之範圍。此外使用根據表1製備之墨水，可達成可接受之瀋出及改良之邊緣銳度，以及其它列印品質特性。

總結而言，本製造且噴出具有改良之列印品質及可靠度之基於顏料式噴墨墨水之系統及方法，包括組合液體媒劑、非酸官能化顏料固體及苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物。含括苯乙烯－順丁烯二醯亞胺共聚物與非酸官能化顏料固體，可改良使用該噴墨墨水形成之影像之邊緣銳度及光密度，可控制黑色至彩色之瀋出，可改良墨水於基材上之乾燥時間，改良對基材之黏著性，墨水液滴位置不會偏移，全部墨點皆存在，墨水乾燥後對水及其它溶劑有抗性，長期儲存安定性，及長期可靠度，噴墨筆材料不會劣化，噴嘴不會堵塞。

前文說明僅供舉例說明本系統及方法之具體實施例。前文說明並非排它或限制本系統及方法於任何所揭示之精確形式。鑑於前文教示可做出多項修改及變化。預期本系統及方法之範圍係由如下申請專利範圍界定。

100．．．實例系統

110．．．運算裝置

120．．．伺服機構

130．．．材料貯器

140．．．活動載具

150．．．噴墨頭，噴墨配送器

160．．．基於顏料式噴墨墨水

170．．．墨水接收媒體

180．．．輥輪

第1圖為簡約方塊圖，顯示根據一具體實施例之一種墨水材料配送系統。

100．．．實例系統

110．．．運算裝置

120．．．伺服機構

130．．．材料貯器

140．．．活動載具

150．．．噴墨頭，噴墨配送器

160．．．基於顏料式噴墨墨水

170．．．墨水接收媒體

180．．．輥輪

Claims (19)

1. 一種墨水，包含：可噴出媒劑；分散於該可噴出媒劑之多數顏料固體；及分散於該可噴出媒劑之苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物或其鹽，該苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺包含至少一個二甲基胺基丙基胺官能基；其中該經分散之顏料固體係以一非酸分散劑加以官能化。
2. 如申請專利範圍第1項之墨水，其中該可噴出媒劑包含5 wt%至35 wt%之總有機溶劑含量。
3. 如申請專利範圍第1項之墨水，其中該官能化顏料固體係占該墨水之0.1 wt%至6 wt%。
4. 如申請專利範圍第1項之墨水，其中該官能化顏料固體具有平均尺寸約為5奈米至約10微米。
5. 如申請專利範圍第1項之墨水，其中該官能化經分散顏料固體係藉非酸前驅物製成；該非酸前驅物包括具有陽離子官能基或混合離子官能基之芳香胺材料或芳香胺材料之異構物中之一者。
6. 如申請專利範圍第1項之墨水，其中該苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物係占該墨水之由0.001 wt%至6 wt%。
7. 如申請專利範圍第6項之墨水，其中該苯乙烯-二甲基胺 基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物具有重量平均分子量由約400 Mw至15,000 Mw。
8. 如申請專利範圍第6項之墨水，其中該苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物係組配來提升該墨水之長期儲存安定性。
9. 如申請專利範圍第8項之墨水，其中該苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物係進一步組配來減少噴墨筆材料的劣化與噴嘴的堵塞。
10. 如申請專利範圍第6項之墨水，其中該苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物包含鹽、第四級鹽或苯乙烯-馬來胺基酸中之一者。
11. 如申請專利範圍第1項之墨水，進一步包含一種陰離子其係組配來與該苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物形成鹽。
12. 如申請專利範圍第11項之墨水，其中該陰離子包含硝酸根離子、溴陰離子、碘陰離子、氟陰離子、乙酸根離子、或硫酸根離子中之一者。
13. 如申請專利範圍第1項之墨水，進一步包含銨鹽置於該可噴墨媒劑。
14. 如申請專利範圍第1項之墨水，進一步包含緩衝劑、殺生物劑、黏結劑或界面活性劑中之至少一者。
15. 如申請專利範圍第1項之墨水，其中該墨水可於約12千赫茲至25千赫茲之發射頻率可靠地噴出。
16. 如申請專利範圍第1項之墨水，其中該墨水係於墨滴容 積由約1微微升至20微微升可靠地噴出。
17. 一種墨水，包含：一可噴出媒劑，該媒劑包括水及由5 wt%至35 wt%之總有機溶劑含量；多數非酸官能化顏料固體分散於該可噴出媒劑，該非酸官能化顏料固體係占該墨水之由0.1 wt%至6 wt%；以及苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物分散於該可噴出媒劑，其係占該墨水由0.001 wt%至6 wt%，該苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物具有重量平均分子量由約400 Mw至15,000 Mw；其中該苯乙烯-二甲基胺基丙基胺-順丁烯二醯亞胺共聚物係組配來增加該墨水之有效儲存壽命。
18. 一種墨水，包含：可噴出媒劑，該媒劑包括水；分散於該可噴出媒劑之多數非酸官能化顏料固體；用於官能化及分散該可噴出媒劑中之顏料固體的非酸分散劑，其中該分散劑是兩性離子的並且端止於一正電荷及一副電荷兩者；及分散於該可噴出媒劑之苯乙烯-順丁烯二醯亞胺共聚物。
19. 一種快速列印一噴墨影像之方法，包括：於12千赫茲至25千赫茲之發射頻率噴墨一噴墨墨水； 該噴墨墨水包括可噴出媒劑；分散於該可噴出媒劑之多數非酸官能化顏料固體；用於官能化及分散該可噴出媒劑中之顏料固體的非酸分散劑，其中該分散劑是兩性離子的並且端止於一正電荷及一副電荷兩者；及分散於該可噴出媒劑之苯乙烯-順丁烯二醯亞胺共聚物。